Fraktioneret krystallisation (geologi)

fraktioneret krystallisation er fjernelse og adskillelse fra en smelte af mineralsk udfældninger; undtagen i særlige tilfælde ændrer fjernelse af krystallerne magmaens sammensætning. I det væsentlige er fraktioneret krystallisation fjernelse af tidligt dannede krystaller fra en oprindeligt homogen magma (for eksempel ved tyngdekraftsafvikling), således at disse krystaller forhindres i yderligere reaktion med den resterende smelte. Sammensætningen af den resterende smelte bliver relativt udtømt i nogle komponenter og beriget i andre, hvilket resulterer i udfældning af en sekvens af forskellige mineraler.

fraktioneret krystallisation i silikatsmelter (magmas) er kompleks sammenlignet med krystallisation i kemiske systemer ved konstant tryk og sammensætning, fordi ændringer i tryk og sammensætning kan have dramatiske effekter på magmaudvikling. Tilsætning og tab af vand, kulsyre og ilt er blandt de sammensætningsændringer, der skal overvejes. For eksempel kan partialtrykket (fugacity) af vand i silikatsmelter være af største betydning, som ved næsten solidus krystallisation af magmas af granitsammensætning. En af de mest almindelige årsager til denne sygdom er, at det kan være svært at finde ud af, hvad der er nødvendigt for at opnå en sund livsstil.

eksperimenter har givet mange eksempler på de kompleksiteter, der styrer hvilket mineral der først krystalliseres, når smelten køler ned forbi væsken.

et eksempel vedrører krystallisering af smelter, der danner mafiske og ultramafiske klipper. MgO-og SiO2-koncentrationer i Smelter er blandt de variabler, der bestemmer, om forsteritolivin eller enstatit pyroksen udfældes, men vandindholdet og trykket er også vigtigt. I nogle sammensætninger foretrækkes ved højt tryk uden vandkrystallisation af enstatit, men i nærvær af vand ved højt tryk foretrækkes olivin.

granitiske magmas giver yderligere eksempler på, hvordan smelter med generelt lignende sammensætning og temperatur, men ved forskellige tryk, kan krystallisere forskellige mineraler. Tryk bestemmer det maksimale vandindhold i en magma af granitsammensætning. Fraktioneret krystallisation ved høj temperatur af relativt vandfattige granitmagmas kan producere granit med enkelt alkali-feltspat, og krystallisation ved lavere temperatur af relativt vandrig magma kan producere granit med to feltspat.

under processen med fraktioneret krystallisation bliver smelter beriget i uforenelige elementer. Derfor er viden om krystallisationssekvensen kritisk for at forstå, hvordan smeltesammensætninger udvikler sig. Teksturer af klipper giver indsigt, som dokumenteret i begyndelsen af 1900 ‘ erne af bueens reaktionsserie. Et eksempel på en sådan tekstur, der er relateret til fraktioneret krystallisation, er intergranulær (også kendt som intercumulus) teksturer, der udvikler sig, hvor et mineral krystalliserer senere end den omgivende Matrice og dermed fylder det resterende interstitielle rum. Forskellige oksider af krom, jern og titanium viser sådanne strukturer, såsom intergranulær kromit i en kiselholdig matrice. Eksperimentelt bestemte fasediagrammer for enkle blandinger giver indsigt i generelle principper. Numeriske beregninger med specialprogrammer er blevet mere og mere i stand til at simulere naturlige processer nøjagtigt.